JPH1199449A - Noncontact temperature distribution measuring device - Google Patents

Noncontact temperature distribution measuring device

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JPH1199449A
JPH1199449A JP9267385A JP26738597A JPH1199449A JP H1199449 A JPH1199449 A JP H1199449A JP 9267385 A JP9267385 A JP 9267385A JP 26738597 A JP26738597 A JP 26738597A JP H1199449 A JPH1199449 A JP H1199449A
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cutting
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image
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大介 村上
Akihiko Ikegaya
明彦 池ヶ谷
Hideki Moriguchi
秀樹 森口
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact temperature distribution measuring device capable of measuring two-dimensional temperature distribution of a surface of a cutting tool without receiving influence of chips, etc., produced from a cutting material in the middle of cutting work. SOLUTION: A cutting material 6 has a cutting surface to be cut by a cutting tool 8 and a cutout part 12 to temporarily make the cutting tool 8 in a noncontact state. A picture image during a period to be in an exposed state as the cutting tool 8 passes through this cutout part 12 is picked up by a camera mechanism 2 while moving it by specified delay time t. A plural number of picture image information provided by this image pick-up has temperature change information of each portion at the time when the cutting tool 8 gradually passes through the cutout part 12 from the point of a moment to intrude into it. Consequently, the picture image information is arranged in correspondence with exposure passing time from the aforementioned point of the moment, and two-dimensional temperature distribution of the cutting tool 8 at the aforementioned point of the moment is computed in accordance with change tendency of the picture image information.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、切削加工中におけ
る切削工具の二次元温度分布を非接触の状態で計測する
非接触温度分布計測装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact temperature distribution measuring device for measuring a two-dimensional temperature distribution of a cutting tool in a non-contact state during cutting.

【0002】[0002]

【従来の技術】物体の表面温度を非接触で計測する装置
として、物体表面より放射する遠赤外像を撮像する遠赤
外像形成装置(サーモグラフ)が一般的に知られてい
る。
2. Description of the Related Art As an apparatus for measuring the surface temperature of an object in a non-contact manner, a far-infrared image forming apparatus (thermograph) for capturing a far-infrared image radiated from the object surface is generally known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この遠赤外像
形成装置は、測定対象物の表面の温度分布を計測するも
のである。このため、切削加工中に被削材から発生する
切り屑によって切削工具が隠れてしまい、切削工具の刃
先や刃先すくい面等の二次元温度分布を計測することが
できないという問題がある。
However, this far-infrared image forming apparatus measures the temperature distribution on the surface of an object to be measured. For this reason, there is a problem that the cutting tool is hidden by the chips generated from the work material during the cutting process, and it is not possible to measure the two-dimensional temperature distribution of the cutting edge of the cutting tool or the rake face of the cutting edge.

【0004】また、切削工具中に熱伝対を埋設し、この
熱伝対で切削工具の温度を計測する1本バイト法と呼ば
れる温度計測方法が知られているが、この方法では、切
削工具の比較的広い範囲の二次元温度分布を計測するこ
とができない。また、この方法では、切削工具中に熱伝
対を埋設するための穴や溝等を形成する必要があるた
め、切削工具の機械的強度が低下する問題がある。ま
た、このような穴や溝を形成するための煩雑な前処理が
必要になる等の問題がある。
[0004] A temperature measuring method called a single bite method in which a thermocouple is embedded in a cutting tool and the temperature of the cutting tool is measured by the thermocouple is known. In this method, a cutting tool is used. Cannot measure the two-dimensional temperature distribution in a relatively wide range. Further, in this method, it is necessary to form a hole, a groove, or the like for embedding a thermocouple in the cutting tool, so that there is a problem that the mechanical strength of the cutting tool is reduced. In addition, there is a problem that complicated pretreatment for forming such holes and grooves is required.

【0005】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、切削加工中における切削工具
の二次元温度分布を、非接触の状態で、より簡易に且つ
高精度で計測することができる非接触温度分布計測装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and more simply and accurately measures a two-dimensional temperature distribution of a cutting tool during a cutting process in a non-contact state. It is an object of the present invention to provide a non-contact temperature distribution measuring device that can perform the measurement.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、切削加工中に
おける切削工具の二次元温度分布を計測する非接触温度
分布計測装置において、前記切削加工中に、前記切削工
具と被削材とを接触させることによる実質的な切削期間
と、前記切削工具と前記被削材とを離すことによる実質
的な非切削期間とを設定する切削状態設定手段と、所定
の遅延時間毎に、前記切削工具を複数回撮像する撮像手
段と、前記撮像手段による複数回の撮像で得られる複数
の画像情報を、前記切削工具の同一部位に該当する情報
毎に、前記切替わり時点からの露出経過時間に対応付け
て、前記露出経過時間に対する画像情報の変化傾向を求
める変化特性演算手段と、前記変化特性演算手段により
求められた前記変化傾向基づいて、前記切替わり時点に
おける切削工具の二次元温度分布を演算する温度分布演
算手段とを備える構成とした。
According to the present invention, there is provided a non-contact temperature distribution measuring apparatus for measuring a two-dimensional temperature distribution of a cutting tool during cutting, wherein the cutting tool and a workpiece are separated during the cutting. Cutting state setting means for setting a substantial cutting period by contacting and a substantially non-cutting period by separating the cutting tool and the work material; and for each predetermined delay time, the cutting tool Imaging means for imaging a plurality of times, and a plurality of image information obtained by the imaging means a plurality of times, for each piece of information corresponding to the same part of the cutting tool, corresponding to the elapsed exposure time from the switching time In addition, a change characteristic calculating means for calculating a change tendency of the image information with respect to the exposure elapsed time, and a cutting tool at the time of the switching based on the change tendency calculated by the change characteristic calculation means. And configured to include a temperature distribution calculating means for calculating a dimension temperature distribution.

【0007】[0007]

【作用】センサ手段により検出された切り替わり時点を
基準にして、複数の異なる遅延時間毎に、切削工具を複
数回撮像することにより、切削工具の複数の露出画像情
報が得られる。これらの複数の画像情報を、切削工具の
同一部位に該当する情報毎に、切替わり時点からの露出
経過時間に対応付けることにより、露出状態となった切
削工具の温度変化の傾向が得られる。この変化傾向に基
づいて、前記切替わり時点における切削工具の温度を演
算することにより、被削材に切削工具が接触していると
き、即ち、切削加工中における切削工具の二次元温度分
布が求まる。
A plurality of exposure image information of the cutting tool can be obtained by imaging the cutting tool a plurality of times at each of a plurality of different delay times based on the switching point detected by the sensor means. By associating the plurality of pieces of image information with the exposure elapsed time from the switching time for each piece of information corresponding to the same part of the cutting tool, a tendency of the temperature change of the exposed cutting tool can be obtained. By calculating the temperature of the cutting tool at the time of the switching based on this change tendency, when the cutting tool is in contact with the work material, that is, a two-dimensional temperature distribution of the cutting tool during the cutting is obtained. .

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図1〜図12を参照して説明する。尚、これらの図に
おいて、同一又は同等の構成要素を同一符号で示してい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In these drawings, the same or equivalent components are denoted by the same reference numerals.

【0009】図1は、実施の形態の非接触温度分布測定
装置の構成を示すブロック図、図2は、測定対象物への
本装置の設置態様の一例を示す図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a non-contact temperature distribution measuring apparatus according to an embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing an example of an installation mode of the present apparatus on an object to be measured.

【0010】図1において、本装置は、測定対象物を撮
像するための撮像ユニットと、撮像ユニットから出力さ
れる画像信号SAWを解析して測定対象物の二次元温度分
布を求める解析ユニットを備えている。
In FIG. 1, the apparatus includes an imaging unit for imaging an object to be measured and an analysis unit for analyzing an image signal S AW output from the imaging unit to obtain a two-dimensional temperature distribution of the object to be measured. Have.

【0011】撮像ユニットは、図2に示すように、二次
元撮像デバイスにて撮像するカメラ機構2と、フォトト
ランジスタ等からなる光センサ4を備えている。
As shown in FIG. 2, the image pickup unit includes a camera mechanism 2 for picking up an image with a two-dimensional image pickup device, and an optical sensor 4 composed of a phototransistor or the like.

【0012】カメラ機構2と光センサ4は、測定対象物
に対して適宜の位置に配置される。例えば、同図に示す
ように、各種の旋盤装置を用いて切削加工を行う際に、
周方向θに回転する被削材6の周側壁を切削するための
切削工具8の刃先及び刃先すくい面の二次元温度分布を
計測する場合には、カメラ機構2は、その撮像可能範囲
(一点鎖線AWで示す視野範囲)内に、測定しようとす
る切削工具8が収まるように配置され、光センサ4は被
削材6の周側壁に向けて配置される。
The camera mechanism 2 and the optical sensor 4 are arranged at appropriate positions with respect to the object to be measured. For example, as shown in the figure, when performing cutting using various lathe devices,
When measuring the two-dimensional temperature distribution of the cutting edge and the rake face of the cutting tool 8 for cutting the peripheral side wall of the work material 6 rotating in the circumferential direction θ, the camera mechanism 2 uses the imaging range (one point). The cutting tool 8 to be measured is arranged so as to fall within the field of view indicated by the dashed line AW), and the optical sensor 4 is arranged toward the peripheral side wall of the workpiece 6.

【0013】尚、切削加工中に被削材6から生じる切り
屑などが飛散して、カメラ機構2の撮像面を汚染する等
の問題を未然に防止するために、カメラ機構2中の撮像
光学系は、焦点距離が50mm以上、解像力が30μm
以下の値の光学特性が得られるように設計されている。
ここで、解像力とは、細部再現能力の限界値を意味し、
例えば、等間隔の白黒縞パターンを撮像したときに、そ
れらを分離して撮像することができる限界点における、
その黒の最少の縞間隔と定義するものとする。また、よ
り好ましくは、焦点距離を100mm以上、解像力を2
5μmより高細密(解像力≦25μm)に設定すること
が望ましい。
Incidentally, in order to prevent a problem such as chips generated from the work material 6 during the cutting process from scattering and contaminating the imaging surface of the camera mechanism 2, the imaging optical system in the camera mechanism 2 is prevented. The system has a focal length of 50 mm or more and a resolution of 30 μm.
It is designed so that the following values of optical characteristics can be obtained.
Here, the resolution means the limit value of the detail reproduction ability,
For example, when an evenly spaced black and white stripe pattern is imaged, at the limit point where they can be imaged separately.
It is defined as the minimum black stripe interval. More preferably, the focal length is 100 mm or more, and the resolving power is 2 mm.
It is desirable to set the resolution higher than 5 μm (resolution: ≦ 25 μm).

【0014】更に、切削加工中に、被削材6と切削工具
8とが接触することによる実質的な切削期間と、被削材
6と切削工具8とが離れることによる実質的な非切削時
間とを設定するための切削状態設定手段として、切削工
具8にて切削される被切削面10よりも内側に切欠部1
2を有する被削材6が用いられる。したがって、被削材
6が周方向θに回転すると、切削工具8が切欠部12を
通過するときには被削材6から離れるため、一時的に切
削加工が行われなくなり、切削工具8の刃先及び刃先す
くい面が露出する。
Furthermore, during the cutting operation, a substantial cutting period due to the contact between the workpiece 6 and the cutting tool 8 and a substantial non-cutting time due to the separation between the workpiece 6 and the cutting tool 8. As a cutting state setting means for setting the notch 1 inside the cut surface 10 to be cut by the cutting tool 8.
2 is used. Therefore, when the work material 6 rotates in the circumferential direction θ, the cutting tool 8 is separated from the work material 6 when passing through the notch 12, so that the cutting is temporarily stopped, and the cutting edge and the cutting edge of the cutting tool 8 are cut. The rake face is exposed.

【0015】尚、図3に示すように、カメラ機構2は、
内蔵されている二次元撮像デバイスの水平ライン方向j
と被削材6の回転方向(周方向)θとがほぼ直交するよ
うに配置される。これにより、被削材6が第1番目(i
=1)の水平ライン側から垂直ライン方向iに沿って撮
像可能範囲AW内を移動するようになる。
As shown in FIG. 3, the camera mechanism 2
Horizontal line direction j of the built-in two-dimensional imaging device
And the rotation direction (circumferential direction) θ of the work material 6 is disposed so as to be substantially orthogonal. As a result, the work material 6 becomes the first (i
= 1), it moves within the imageable range AW along the vertical line direction i from the horizontal line side.

【0016】また、切欠部12の形状や大きさは任意で
よい。要は、切削加工中に切削工具8が被削材6から離
れて実質的に切削加工がなされない状態を生じさせる形
状であればよい。
The shape and size of the notch 12 may be arbitrary. In short, any shape may be used as long as the cutting tool 8 is separated from the work material 6 during the cutting process and a state in which the cutting process is not substantially performed.

【0017】図1において、前記解析ユニットは、演算
制御機能を有し且つ解析ユニット全体の動作を制御する
マイクロプロセッサ(MPU)等を有する制御部14
と、カメラ機構2の撮像動作を制御する撮像制御部16
と、カメラ機構2から出力される画像信号SAWに基づい
て切削工具8の表面の二次元温度分布を求める画像処理
部18と、外部表示装置や外部記憶装置、キーボード等
の外部機器を接続するための入出力ポート20を備えて
おり、これらの各構成要素14〜20は、所謂バスライ
ンBUSを介して接続されている。
In FIG. 1, the analysis unit has a control unit 14 having an arithmetic control function and a microprocessor (MPU) for controlling the operation of the entire analysis unit.
And an imaging control unit 16 for controlling an imaging operation of the camera mechanism 2
And an image processing unit 18 for obtaining a two-dimensional temperature distribution on the surface of the cutting tool 8 based on an image signal S AW output from the camera mechanism 2, and an external device such as an external display device, an external storage device, and a keyboard. Input / output port 20 for each of these components, and these components 14 to 20 are connected via a so-called bus line BUS.

【0018】撮像制御部16には、同期検出部22と、
計測条件設定部24、計測条件記憶メモリ26及び駆動
部28が備えられている。
The imaging controller 16 includes a synchronization detector 22 and
A measurement condition setting unit 24, a measurement condition storage memory 26, and a driving unit 28 are provided.

【0019】同期検出部22は、被削材6の回転してい
る間に光センサ4から出力される光検出信号SPDの振幅
変化に基づいて、被切削面10から切欠部12へ切り替
わる時点(以下、第1の同期時点という)tFと、切欠
部12から被切削面10へ切り替わる時点(以下、第2
の同期時点という)tEを検出する。
The synchronization detecting unit 22 determines when the cut surface 10 is switched to the notch 12 based on the change in the amplitude of the light detection signal SPD output from the optical sensor 4 while the work material 6 is rotating. (Hereinafter referred to as a first synchronization time point) t F and a time point at which the cut-out portion 12 is switched to the cut surface 10 (hereinafter referred to as a second synchronization time point).
T E ).

【0020】図4は、同期検出部22による前記第1の
同期時点tFと第2の同期時点tEの検出動作を示すタイ
ミングチャートである。同図において、光センサ4から
出力される光検出信号SPDの振幅は、被切削面10を受
光した場合と切欠部12を受光した場合とでは変化す
る。この光検出信号SPDを微分処理することにより、パ
ルス状の微分波形信号ΔSPDを生成する。更に、微分波
形信号ΔSPDのマイナス側のパルス波形が所定の閾値T
HD2を超えた時点で論理“H”となる第1の同期信号
Soutと、プラス側のパルス波形が所定の閾値THD1
を超えた時点で論理“H”となる第2の同期信号Sinが
形成される。そして、第1の同期信号Soutの論理
“H”となる時点を第1の同期時点tF、第2の同期信
号Sinの論理“H”となる時点を第2の同期時点tE
判定する。
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of detecting the first synchronization time point t F and the second synchronization time point t E by the synchronization detection unit 22. In the figure, the amplitude of the light detection signal SPD output from the optical sensor 4 changes between when the cut surface 10 is received and when the notch 12 is received. By differentiating the photodetection signal S PD, it generates a pulse-like differential waveform signal [Delta] S PD. Furthermore, the differential waveform signal [Delta] S PD threshold T pulse waveform on the negative side is in a predetermined
The first synchronizing signal Sout which becomes logic “H” at the point of time exceeding HD2 and the plus-side pulse waveform change to a predetermined threshold value THD1
, A second synchronizing signal Sin which becomes logic "H" at the time when the threshold value is exceeded is formed. Then, it is determined that the time when a logic "H" of the first synchronization signal Sout first synchronization time point t F, the point at which a logic "H" of the second synchronization signal Sin second synchronization time point t E .

【0021】計測条件設定部24は、第1,第2の同期
信号Sout,Sinで設定される第1,第2の同期時点
F,tEに基づいて、被削材6が1回転するのに要する
時間T0と、被削材6の回転速度Vと、光センサ4の前
方を切欠部12が通過するのに要する通過時間TWと、
光センサ4の前方を被切削面10が通過するのに要する
通過時間TSと、切欠部分12の周方向θの幅Wなどを
求める。
The measuring condition setting section 24 makes the work material 6 make one rotation based on the first and second synchronization time points t F and t E set by the first and second synchronization signals Sout and Sin. a time T 0 required for a rotation speed V of the workpiece 6, and the transit time T W required for the notch 12 in front of the light sensor 4 passes,
The transit time T S required for the cut surface 10 to pass in front of the optical sensor 4 and the width W of the notch portion 12 in the circumferential direction θ are obtained.

【0022】更に、切欠部12を切削工具8が通過する
のに要する期間(即ち、TW)内に撮像すべきフレーム
数Nでこの期間TWを割り算することにより、シャッタ
タイミングの基準となる基準遅延時間Δ(=TW/N)
を求める。尚、フレーム数Nは、操作者が任意に設定で
きるようになっている。
Further, by dividing this period T W by the number N of frames to be imaged within the period required for the cutting tool 8 to pass through the cutout portion 12 (ie, T W ), it becomes a reference for shutter timing. Reference delay time Δ (= T W / N)
Ask for. The number of frames N can be arbitrarily set by the operator.

【0023】そして、計測条件設定部24で求められた
これらの計測条件データT0,V,TW,TS,W,N,
Δは、計測条件記憶メモリ26に格納され、後述する画
像処理部18が二次元温度分布を演算する際に利用され
る。
The measurement condition data T 0 , V, T W , T S , W, N,
Δ is stored in the measurement condition storage memory 26 and is used when the image processing unit 18 described later calculates a two-dimensional temperature distribution.

【0024】駆動部28は、同期検出部22から出力さ
れる第1の同期信号Soutが論理“H”となる時点(第
1の同期時点)tFを検知する毎に、時間TSに基準遅延
時間Δの整数m倍の時間を加えて成る遅延時間τm(=
S+mΔ)が経過した時点でカメラ機構2にシャッタ
信号STを供給する。尚、時間TSは、光センサ4が時点
Eを検出してから、切削工具8が切欠部12に侵入す
るまでのオフセット期間である。即ち、時間TSは、光
センサ4と切削工具8とのオフセット間隔を被削材6の
回転速度Vで割り算することにより求められる。
Whenever the drive unit 28 detects the time point (first synchronization time point) t F at which the first synchronization signal Sout output from the synchronization detection unit 22 becomes logic “H”, the drive unit 28 determines the time T S as a reference. A delay time τm (= m) obtained by adding a time that is an integer m times the delay time Δ
T S + mΔ) supplies a shutter signal S T to the camera mechanism 2 when has elapsed. The time T S is an offset period from when the optical sensor 4 detects the time point t E to when the cutting tool 8 enters the notch 12. That is, the time T S is obtained by dividing the offset interval between the optical sensor 4 and the cutting tool 8 by the rotation speed V of the workpiece 6.

【0025】そして、遅延時間τmが時間TS+N×Δに
達すると、再び遅延時間時間τmをリセットして、基準
遅延時間Δから順次に増加させつつ、カメラ機構2への
シャッタタイミングを設定していく処理を繰り返す。
[0025] When the delay time τm reaches the time T S + N × Δ, resets the delay time time τm again, while sequentially increased from the reference delay time delta, set the shutter timing of the camera mechanism 2 Process is repeated.

【0026】このように遅延時間τmを可変制御しつつ
カメラ機構2に撮像動作を行わせることで、図5(a)
〜(e)に示す被削材6と切削工具8との相対的な位置
関係に対応した、同図(a’)〜(e’)のような画像
が得られる。
By causing the camera mechanism 2 to perform an image pickup operation while variably controlling the delay time τm as shown in FIG.
(E ') corresponding to the relative positional relationship between the work material 6 and the cutting tool 8 shown in (a) to (e) of FIG.

【0027】図1において、画像処理部18には、A/
D変換器30、温度補償部32、測定範囲抽出部34、
露出経過時間判定部36、温度変化特性演算部38、温
度分布演算部40、画像合成部42、撮像画像メモリ4
4、温度変化特性メモリ46、合成画像メモリ48が備
えられている。
In FIG. 1, A / A
D converter 30, temperature compensator 32, measurement range extractor 34,
Exposure elapsed time determination unit 36, temperature change characteristic calculation unit 38, temperature distribution calculation unit 40, image synthesis unit 42, captured image memory 4
4, a temperature change characteristic memory 46 and a composite image memory 48 are provided.

【0028】A/D変換器30は、前記遅延時間τm毎
にカメラ機構2が撮像して出力する画像信号SAWをデジ
タル画像データDAWに変換し、各遅延時間τmに対応付
けたフレーム画像ファイルとして撮像画像メモリ44に
格納させる。
The A / D converter 30 converts the image signal S AW captured and output by the camera mechanism 2 into digital image data D AW for each of the delay times τm, and outputs a frame image corresponding to each of the delay times τm. The file is stored in the captured image memory 44 as a file.

【0029】温度補償部32は、撮像画像メモリ44に
格納された輝度成分を表すデジタル画像データDAWを、
温度成分を表すデジタル画像データ(以下、温度画像デ
ータという)TDAWに変換する。そして、再び各遅延時
間τmに対応付けたフレーム画像ファイルとして撮像画
像メモリ44に格納する。ここで、デジタル画像データ
AWを構成している各画素データPi,j(但し、1≦i
≦I,1≦j≦J)を、次式(1)のステファンボルツマ
ンの式を適用することにより、温度成分の温度画像デー
タTDAWを求める。
The temperature compensator 32 converts the digital image data D AW representing the luminance component stored in the captured image memory 44 into
It is converted into digital image data (hereinafter, referred to as temperature image data) TD AW representing a temperature component. Then, it is stored in the captured image memory 44 again as a frame image file associated with each delay time τm. Here, each pixel data P i, j constituting the digital image data D AW (where 1 ≦ i
≦ I, 1 ≦ j ≦ J) to obtain the temperature image data TD AW of the temperature component by applying the Stefan-Boltzmann equation of the following equation (1).

【0030】ω=εσT4 …(1) 但し、ωは赤外線エネルギー(各画素データPi,jの輝
度に相当する)、Tは物体の絶対温度(各温度画素デー
タTPi,jに相当する)、εは放射率(ε≦1)、σは
ステファンボルツマンの定数である。
Ω = εσT 4 (1) where ω is infrared energy (corresponding to the luminance of each pixel data P i, j ), and T is the absolute temperature of the object (corresponding to each temperature pixel data TP i, j ) ), Ε is the emissivity (ε ≦ 1), and σ is the Stefan-Boltzmann constant.

【0031】測定範囲抽出部34は、撮像画像メモリ4
4に格納された複数フレーム画像分の温度画像データT
AWから、切削工具8が実質的に切削加工しない期間に
該当する温度画像データTRBを抽出して、合成画像メ
モリ48に格納させる。即ち、温度画像データTDAW
うち、切削加工中に生じる切り屑によって切削工具8の
刃先及び刃先すくい面が隠れている画像のデータは抽出
せず、切削工具8が被削材6の切欠部12を通過して実
質的に切削が行われなかったときに得られた温度画像デ
ータTRBを抽出する。この処理により、切り屑に邪魔
されずに露出した切削工具8の画像を表す温度画像デー
タTRBが抽出される。
The measurement range extracting section 34 is provided with
Temperature image data T for a plurality of frame images stored in
From D AW, the cutting tool 8 to extract the temperature image data TR B corresponding to a period which does not substantially cutting, it is stored in the composite image memory 48. That is, of the temperature image data TD AW , data of an image in which the cutting edge and the rake face of the cutting tool 8 are hidden by the chips generated during the cutting process are not extracted. through the 12 extracts the temperature image data TR B obtained when substantially cutting is not performed. By this process, the temperature image data TR B representing the image of the cutting tool 8 exposed without being obstructed by the chips are extracted.

【0032】図6は、温度画像データTRBの抽出原理
を示す図である。各フレーム画像ファイルの温度画像デ
ータTRAWについて、前記二次元撮像デバイスの垂直ラ
イン方向iに沿った画素群(例えば、同図中のQ1−Q1
線上に在る画素群と、Q2−Q2線上に在る画素群)より
得られた温度画素データの温度変化分布を調べる。Q1
−Q1線上の画素群の温度画像データの変化から、切欠
部12の範囲WBを検出し、この範囲WB内に切削工具8
に該当する温度画像データが存在する場合には、その温
度画像データTRAWを抽出することにより、切り屑で隠
れていない切削工具8を表している画素温度データTR
Bを得る。
[0032] FIG. 6 is a diagram showing the extraction principle of temperature image data TR B. With respect to the temperature image data TR AW of each frame image file, a group of pixels (for example, Q 1 -Q 1 in FIG.
Examining a pixel group located on the line, the temperature change distribution of temperature pixel data obtained from the pixel group) located in the Q 2 -Q 2 line. Q 1
-Q 1 from a change in the temperature image data on a line of the pixel group, and detects the range W B of the notch 12, the cutting tool 8 to the range W in B
Is present, the temperature image data TR AW is extracted to obtain the pixel temperature data TR representing the cutting tool 8 that is not hidden by the chips.
Get B.

【0033】また、前述のように切欠部12の範囲WB
を検出して、この範囲WB内に存在する温度画像データ
データTRAWだけを抽出することによって、被削材6の
非切削面10等に該当する温度画像データを取り除くと
共に、切り屑で隠れていない切削工具8を表している画
素温度データTRBを得るようにしてもよい。
As described above, the range W B of the notch 12 is
And detecting, by extracting only the temperature image data data TR AW present in the range W in B, with removal temperature image data corresponding to the non-cutting surface 10 or the like of the workpiece 6, hidden by chip it may be obtained a pixel temperature data TR B which represents the non cutting tool 8.

【0034】露出経過時間判定部36は、切り屑で隠れ
ていた切削工具8の各部位が切欠部12を通過すること
で露出状態になった時点(瞬間)から、カメラ機構2に
よって撮像されるまでの経過時間(以下、露出経過時間
という)τを、夫々の温度画像データTRBに基づいて
演算する。
The exposure elapsed time judging section 36 is imaged by the camera mechanism 2 from the point (moment) when each part of the cutting tool 8 hidden by the chips passes through the notch 12 and becomes exposed. elapse before (hereinafter, exposure of the elapsed time) tau, is calculated based on the temperature image data TR B each.

【0035】図3及び図7に基づいて、この露出経過時
間τの演算原理を説明する。図3で説明したように、被
削材6の画像はカメラ機構2に内蔵されている二次元撮
像デバイスの垂直ライン方向iに沿って移動していく。
したがって、切削工具8は被削材6に対してそれとは相
対的に逆方向へ移動することになる。この関係から、図
7に示すように、切欠部12の前縁部分Eから遠い部位
ほど露出経過時間τは長くなる。例えば、図7中に示す
同一の特定部位xにおける露出経過時間τは、同図
(a)から同図(c)に移るにしたがって次第に長くな
る。
The principle of calculating the exposure elapsed time τ will be described with reference to FIGS. As described with reference to FIG. 3, the image of the work material 6 moves along the vertical line direction i of the two-dimensional imaging device built in the camera mechanism 2.
Therefore, the cutting tool 8 moves relative to the workpiece 6 in the opposite direction. From this relationship, as shown in FIG. 7, the portion of the notch 12 farther from the front edge portion E has a longer exposure elapsed time τ. For example, the exposure elapsed time τ at the same specific portion x shown in FIG. 7 becomes gradually longer as the state moves from FIG. 7A to FIG. 7C.

【0036】そこで、図7に示すように、特定部位xの
温度画素データTPi,jを有している複数の温度画像デ
ータTRB(1)〜TRB(N)を合成画像メモリ48から読み
出し、温度画像データTRB(1)〜TRB(N)における、切
欠部12の前縁部分Eに当たる水平ラインIE(1)〜I
E(N)と、特定部位xに該当する温度画素データTPi,j
の位置する水平ラインIF(1)〜IF(N)を検出する。更
に、夫々の水平ラインIE(1)〜IE(N)とIF(1)〜IF(N)
との間に存在する水平ライン数IF(1)−IE(1),〜,I
F(N)−IE(N)を算出する。そして、切欠部12が二次元
撮像デバイスの1水平ライン期間を通過するのに要する
時間δを、これらの水平ライン数IF(1)−IE(1),〜,
F(N)−IE(N)に掛け算することにより、特定部位xの
露出経過時間τ(1)〜τ(N)を求めている。
Therefore, as shown in FIG. 7, a plurality of temperature image data TR B (1) to TR B (N) having the temperature pixel data TP i, j of the specific portion x are stored in the composite image memory 48. reading, the temperature image data TR B (1) ~TR in B (N), the horizontal line corresponding to a previous edge portion E of the notch 12 I E (1) ~I
E (N) and the temperature pixel data TP i, j corresponding to the specific portion x
Detecting the horizontal line I F to the position of (1) ~I F (N) . Furthermore, each of the horizontal lines I E (1) ~I E ( N) and I F (1) ~I F ( N)
Horizontal line number I F existing between the (1) -I E (1) , ~, I
Calculating the F (N) -I E (N ). Then, a time δ required to pass through the one horizontal line period of the notch 12 is two-dimensional imaging device, the number of these horizontal lines I F (1) -I E ( 1), ~,
By multiplying the I F (N) -I E ( N), seeking τ (1) ~τ (N) exposure elapsed time of the specific portion x.

【0037】即ち、図7に示す温度画像データTRB(1)
中の温度画素データTPi,jの露出経過時間τ(1)は、τ
(1)=(IF(1)−IE(1))×δとなり、温度画像データ
TRB(2)中の温度画素データTPi,jの露出経過時間τ
(2)は、τ(2)=(IF(2)−IE(2))×δとなり、以下同
様に、温度画像データTRB(N)中の温度画素データTP
i,jの露出経過時間τ(N)は、τ(N)=(IF(N)−I
E(N))×δとなる。また、残余の温度画素データの露出
経過時間τも同様に求められる。
That is, the temperature image data TR B (1) shown in FIG.
The exposure elapsed time τ (1) of the middle temperature pixel data TP i, j is τ
(1) = (I F ( 1) -I E (1)) × δ , and the temperature pixel data TP i temperature image data TR B (2) in, j exposure elapsed time τ
(2), τ (2) = (I F (2) -I E (2)) × δ , and the so on to the temperature pixel data TP in temperature image data TR B (N)
i, j exposure elapsed time tau (N) is, τ (N) = (I F (N) -I
E (N)) × δ. In addition, the exposure elapsed time τ of the remaining temperature pixel data is similarly obtained.

【0038】尚、時間δは、被削材8の回転速度Vと撮
像可能範囲AWの周方向θの長さLAWと二次元撮像デバ
イスの全水平ライン数Iに基づいて、δ=LAW/(I×
V)の関係式により求められる。
[0038] Note that the time [delta], based on the total horizontal line count I of length L AW and two-dimensional imaging device in the circumferential direction θ of the rotational speed V and the imaging range AW of the workpiece 8, [delta] = L AW / (I ×
V).

【0039】温度変化特性演算部38は、合成画像メモ
リ48に格納されている複数ファイルの温度画像データ
TRBについて、切削工具8の同一部位に該当する画素
データTPi,jを露出経過時間τ(1)〜τ(N)に沿って配
列し、その部位の露出してからの温度変化の傾向を表す
温度特性曲線CPi,jを推定演算する。
The temperature change characteristic calculation unit 38 calculates the pixel data TP i, j corresponding to the same part of the cutting tool 8 from the temperature image data TR B of a plurality of files stored in the composite image memory 48 by the exposure elapsed time τ. (1) Arranged along [tau] (N), and a temperature characteristic curve CPi , j representing a tendency of a temperature change after the portion is exposed is estimated and calculated.

【0040】図8は、切削工具8のある特定部位に該当
する温度画素データTPi,jについての温度特性曲線C
i,jの演算原理を代表して示す。同図において、温度
画像データTRB(1)〜TRB(N)から、温度画素データT
i,j(1)〜TPi,j(N)を読出し、これらの温度画素デー
タTPi,j(1)〜TPi,j(N)を夫々の露出経過時間τ(1)
〜τ(N)に沿って配列する。カーブフィット法や最小2
乗法等の統計処理、ニューラルネット法等を用いて温度
画素データTPi,j(1)〜TPi,j(N)の変化傾向を表す温
度特性曲線CPi,jを推定演算する。また、切削工具8
の残余の部位についても同様の推定演算を行うことによ
り、全ての部位の温度特性曲線CPi,jを求め、そのデ
ータを温度変化特性メモリ46に格納する。
FIG. 8 shows a temperature characteristic curve C for the temperature pixel data TP i, j corresponding to a specific portion of the cutting tool 8.
The calculation principle of P i, j is shown as a representative. In the figure, the temperature pixel data T B (1) to TR B (N)
P i, j (1) ~TP i, reads j (N), these temperatures pixel data TP i, j (1) ~TP i, j (N) exposure time elapsed respective tau (1)
Arrange along .tau. (N). Curve fitting method and minimum 2
A temperature characteristic curve CP i, j representing a change tendency of the temperature pixel data TP i, j (1) to TP i, j (N) is estimated and calculated using statistical processing such as multiplication or a neural network method. In addition, cutting tool 8
By performing the same estimation calculation for the remaining parts, the temperature characteristic curves CP i, j of all the parts are obtained, and the data are stored in the temperature change characteristic memory 46.

【0041】温度分布演算部40は、温度変化特性メモ
リ46に格納された温度特性曲線CPi,jのデータに基
づいて、切削工具8の各部位が露出状態となった瞬間t
rでの温度分布TPi,j(tr)を推定演算し、その演算結果
のデータを合成画像メモリ48に再格納する。尚、切削
工具8の各部位が露出状態となった瞬間trは、図7中
に示す切欠部12の前縁部分Eに当たる水平ラインI
E(1)〜IE(N)の位置情報から求められる。
The temperature distribution calculating section 40 calculates the instant t when each part of the cutting tool 8 is exposed based on the data of the temperature characteristic curve CP i, j stored in the temperature change characteristic memory 46.
temperature distribution TP i, j a (t r) is estimated operation in the r, re stores data of the operation result in the composite image memory 48. Note that the instant t r each site was the exposure state of the cutting tool 8, the horizontal line I corresponding to a previous edge portion E of the notch 12 shown in FIG. 7
It is obtained from the position information of E (1) to IE (N).

【0042】画像合成部42は、合成画像メモリ48に
格納された前記温度分布TPi,j(tr)のデータの欠落部
分を統計処理によって補間することにより、切削工具8
の表面全体の二次元温度分布を表す二次元温度分布デー
タTSBを形成して、合成画像メモリ48に格納する。
また、この二次元温度分布データTSBは、入出力ポー
ト20を介して外部記憶装置に格納されたり、外部モニ
タ装置に再生表示されたり、ハードコピーに印字する等
の処理も行われる。
The image synthesizing section 42 interpolates the missing part of the data of the temperature distribution TP i, j (t r ) stored in the synthesized image memory 48 by statistical processing, thereby obtaining the cutting tool 8.
Then, two-dimensional temperature distribution data TSB representing the two-dimensional temperature distribution of the entire surface of is formed and stored in the composite image memory 48.
In addition, the two-dimensional temperature distribution data TSB is also stored in an external storage device via the input / output port 20, reproduced and displayed on an external monitor device, printed on a hard copy, and the like.

【0043】次に、この非接触温度分布測定装置の一連
の動作を、図9に示すフローチャートに基づいて説明す
る。
Next, a series of operations of the non-contact temperature distribution measuring device will be described with reference to a flowchart shown in FIG.

【0044】本装置を起動すると、ステップS100に
おいて、撮像制御部16が作動し、被削材6が5〜10
回転する間に、同期検出部22及び計測条件設定部24
が光センサ4の光検出信号SPDに基づいて、前記の遅延
基準時間Δや被削材6の回転速度V等の各種の計測条件
を求める。尚、この処理中は、画像処理部18による二
次元温度分布を求めるための処理は行われず、単に、画
像信号SAWがA/D変換器30及び入出力ポート20を
介して外部表示装置等へ転送される。
When the apparatus is started, in step S100, the imaging control unit 16 is operated, and the work material 6
During rotation, the synchronization detection unit 22 and the measurement condition setting unit 24
Calculates various measurement conditions such as the delay reference time Δ and the rotation speed V of the work material 6 based on the light detection signal SPD of the optical sensor 4. Note that during this process, the image processing unit 18 does not perform the process for obtaining the two-dimensional temperature distribution, and simply outputs the image signal S AW via the A / D converter 30 and the input / output port 20 to an external display device or the like. Transferred to

【0045】前記各種の計測条件が求められるとステッ
プS110に移行し、画像処理部18が起動する。ま
ず、ステップS120において、駆動部28で設定され
る遅延時間τmに同期してカメラ機構2から出力される
画像信号SAWをA/D変換器30でデジタル画像データ
AWに変換し、撮像画像メモリ44に記憶する。ここ
で、切削工具8の表面の二次元温度分布を求めるのに十
分なフレーム画像分のデジタル画像データDAWを採取す
るまで、撮像処理が行われる。
When the various measurement conditions are obtained, the flow shifts to step S110, where the image processing section 18 is started. First, in step S120, the image signal S AW output from the camera mechanism 2 is converted into digital image data D AW by the A / D converter 30 in synchronization with the delay time τm set by the driving unit 28, and It is stored in the memory 44. Here, imaging processing is performed until digital image data D AW for a frame image sufficient to obtain a two-dimensional temperature distribution on the surface of the cutting tool 8 is obtained.

【0046】十分なデジタル画像データDAWを採取する
と、ステップS130において、温度補償部32によ
り、輝度成分のデジタル画像データDAWを温度成分の温
度画像データTDAWに変換する。次に、ステップS14
0において、測定範囲抽出部34により、温度画像デー
タTDAWの中から切削工具8の露出面に関わる温度画像
データTRBを抽出する。次に、ステップS150にお
いて、露出経過時間判定部36が、温度画像データTR
Bに基づいて露出面の各部位の露出経過時間τを求め
る。次に、ステップS160において、温度変化特性演
算部38が、露出面の各部位における温度特性曲線CP
i,jを求める。
When sufficient digital image data D AW is collected, in step S 130, the temperature compensator 32 converts the digital image data D AW of the luminance component into the temperature image data TD AW of the temperature component. Next, step S14
At 0, the measurement range extraction unit 34 extracts the temperature image data TR B related to the exposed surface of the cutting tool 8 from the temperature image data TD AW. Next, in step S150, the exposure elapsed time determination unit 36 determines that the temperature image data TR
The exposure elapsed time τ of each part of the exposed surface is determined based on B. Next, in step S160, the temperature change characteristic calculation unit 38 calculates the temperature characteristic curve CP for each part of the exposed surface.
Find i, j .

【0047】ステップS170において、温度分布演算
部40が、前記温度特性曲線CPi, jに基づいて、切削
工具8の露出した瞬間trでの二次元温度分布データT
BSを演算する。そして、ステップS180において、
画像合成部42が二次元温度分布データTBSの欠落デ
ータを補間処理することにより、切削工具8の全体の二
次元温度分布を表す二次元温度分布データTSBにし
て、一連の処理を終了する。
In step S170, the temperature distribution calculator 40 calculates the two-dimensional temperature distribution data T at the instant tr at which the cutting tool 8 is exposed, based on the temperature characteristic curves CP i, j.
Calculate BS. Then, in step S180,
The image synthesizing unit 42 interpolates the missing data of the two-dimensional temperature distribution data TBS into two-dimensional temperature distribution data TSB representing the entire two-dimensional temperature distribution of the cutting tool 8, and a series of the processing ends.

【0048】このように、この実施の形態によれば、切
欠部12を切削工具8が通過するときの温度分布を計測
し、その温度分布のデータに基づいて、被切削面10を
切削工具8が切削しているときの二次元温度分布を推定
演算処理によって求めるので、切削加工中に切削工具8
が切り屑によって隠れてしまっても、切削工具8の二次
元温度分布を高精度で計測することができる。
As described above, according to this embodiment, the temperature distribution when the cutting tool 8 passes through the notch 12 is measured, and based on the data of the temperature distribution, the surface 10 to be cut is cut. Since the two-dimensional temperature distribution during cutting is determined by the estimation calculation process, the cutting tool 8
Even if is hidden by the chips, the two-dimensional temperature distribution of the cutting tool 8 can be measured with high accuracy.

【0049】尚、以上の説明では、撮像制御部16に計
測条件設定部24を設け、この計測条件設定部24によ
り、自動的に前記計測条件を求める構成を説明したが、
本発明は、この構成に限定されるものではない。例え
ば、前記回転速度Vや遅延基準時間Δ等の計測条件が既
知である場合には、入出力ポート20を介してこれらの
計測条件のデータを計測条件記憶メモリ26に予め記憶
させるようにしてもよい。この場合には、計測条件設定
部24を省略することができる。
In the above description, a configuration has been described in which the imaging control unit 16 is provided with the measurement condition setting unit 24 and the measurement condition setting unit 24 automatically obtains the measurement conditions.
The present invention is not limited to this configuration. For example, when measurement conditions such as the rotation speed V and the delay reference time Δ are known, data of these measurement conditions may be stored in the measurement condition storage memory 26 in advance via the input / output port 20. Good. In this case, the measurement condition setting unit 24 can be omitted.

【0050】また、被削材6と切削工具8の材質や、切
削工具8が露出状態となったときの温度変化特性が予め
既知の場合には、その温度特性曲線CPi,jのデータを
入出力ポート20を介して温度変化特性記憶メモリ46
に記憶させるようにしてもよい。この場合には、露出経
過時間判定部36及び温度変化特性演算部38を省略す
ることができる。また、温度特性曲線CPi,jのデータ
を温度変化特性記憶メモリ46に記憶させておけば、切
削工具8が露出状態となったときの1フレーム画像相当
のデジタル画像データDAWをこの温度特性曲線CPi,j
のデータに適用するだけで、切削工具8の各部位の露出
状態となった瞬間trでの温度分布TPi ,j(tr)を演算す
ることができる。このため、デジタル画像データDAW
採取するための処理時間(撮像に要する時間)を短くす
ることができ、より高速で二次元温度分布を計測するこ
とが可能となる。
If the materials of the work material 6 and the cutting tool 8 and the temperature change characteristics when the cutting tool 8 is exposed are known in advance , the data of the temperature characteristic curve CP i, j is used. Temperature change characteristic storage memory 46 via input / output port 20
May be stored. In this case, the exposure elapsed time determination unit 36 and the temperature change characteristic calculation unit 38 can be omitted. Further, if the data of the temperature characteristic curve CP i, j is stored in the temperature change characteristic storage memory 46, the digital image data D AW corresponding to one frame image when the cutting tool 8 is in the exposed state can be stored in this temperature characteristic. Curve CP i, j
The only to apply to the data, it is possible to calculate the temperature distribution TP i at the instant t r became exposed state of each part of the cutting tool 8, j a (t r). For this reason, the processing time (time required for imaging) for collecting the digital image data D AW can be shortened, and the two-dimensional temperature distribution can be measured at a higher speed.

【0051】更にまた、基準遅延時間Δを、カメラ機構
2に予め設定されている所謂フレーム周期と等しくする
場合には、撮像制御部16を省略してもよい。即ち、図
1に示す撮像制御部16中の同期検出部22、計測条件
設定部24、計測条件記憶メモリ26及び駆動部28を
省略し、画像処理部18でこのフレーム周期を基準遅延
時間Δとして前記の画像処理をすることにより、二次元
温度分布を求めることができる。この場合には、前記の
光センサ4も省略することができる。
Further, when the reference delay time Δ is made equal to a so-called frame period preset in the camera mechanism 2, the imaging control section 16 may be omitted. That is, the synchronization detection unit 22, the measurement condition setting unit 24, the measurement condition storage memory 26, and the drive unit 28 in the imaging control unit 16 shown in FIG. 1 are omitted, and the image processing unit 18 uses this frame cycle as a reference delay time Δ. By performing the above-described image processing, a two-dimensional temperature distribution can be obtained. In this case, the optical sensor 4 can also be omitted.

【0052】更にまた、二次元撮像デバイスを備えたカ
メラ機構2により面順次撮像を行う構成を説明したが、
線順次撮像や点順次撮像を行う構成にしてもよい。
Further, the configuration in which the camera mechanism 2 having the two-dimensional image pickup device performs the frame sequential image pickup has been described.
A configuration in which line-sequential imaging or point-sequential imaging is performed may be adopted.

【0053】図10は、線順次撮像を行うカメラ機構の
構成例を示している。同図において、被削材6に対向し
て配置されると共に、被削材6の回転方向θと同方向θ
iに所定の角速度Δiで定回転する回転ミラー50と、
回転ミラー50で反射される光像を受光するラインセン
サ52が設けられ、ラインセンサ52から出力される画
像信号SAWを図1中のA/D変換器30に供給する。そ
して、画像信号SAWをフレーム画像単位のデジタル画像
データDAWにして、撮像画像メモリ44に取り込み、こ
のデジタル画像データDAWを画像処理部18で前記の画
像処理を行うことにより、二次元温度分布を求めること
ができる。
FIG. 10 shows an example of the configuration of a camera mechanism that performs line-sequential imaging. In the figure, the work piece 6 is arranged so as to face the work material 6 and has the same direction θ as the rotational direction θ of the work material 6.
i, a rotating mirror 50 that rotates at a constant angular velocity Δi,
A line sensor 52 that receives a light image reflected by the rotating mirror 50 is provided, and supplies an image signal S AW output from the line sensor 52 to the A / D converter 30 in FIG. Then, the image signal S AW is converted into digital image data D AW in units of frame images, fetched into the captured image memory 44, and the digital image data D AW is subjected to the above-described image processing by the image processing unit 18, whereby the two-dimensional temperature is obtained. The distribution can be determined.

【0054】図11は、点順次撮像を行うカメラ機構の
構成例を示している。同図において、被削材6に対向し
て配置されると共に、被削材6の回転方向θと同方向θ
iに所定の角速度Δiで定回転する回転ミラー54と、
回転ミラー54の回転方向θiに対して直交する方向θ
jに所定の角速度Δjで定回転するポリゴンミラー56
と、ポリゴンミラー56からの反射光を受光するフォト
トランジスタ等の受光素子58が設けられ、受光素子5
8から出力される画像信号SAWを図1中のA/D変換器
30に供給する。そして、画像信号SAWをフレーム画像
単位のデジタル画像データDAWにして、撮像画像メモリ
44に取り込み、このデジタル画像データDAWを画像処
理部18で前記の画像処理を行うことにより、二次元温
度分布を求めることができる。
FIG. 11 shows an example of the configuration of a camera mechanism for performing point-sequential imaging. In the figure, the work piece 6 is arranged so as to face the work material 6 and has the same direction θ as the rotational direction θ of the work material 6.
i, a rotating mirror 54 that rotates at a predetermined angular velocity Δi,
A direction θ orthogonal to the rotation direction θi of the rotating mirror 54
j, a polygon mirror 56 that rotates at a predetermined angular velocity Δj
And a light receiving element 58 such as a phototransistor for receiving the reflected light from the polygon mirror 56.
The image signal S AW output from 8 is supplied to the A / D converter 30 in FIG. Then, the image signal S AW is converted into digital image data D AW in units of frame images, fetched into the captured image memory 44, and the digital image data D AW is subjected to the above-described image processing by the image processing unit 18, whereby the two-dimensional temperature is obtained. The distribution can be determined.

【0055】このように、線順次や点順次による撮像走
査を行う構成にすると、面順次撮像を行う構成よりも、
安価なカメラ機構2を実現することができる。
As described above, the configuration in which the imaging scan is performed in line-sequential or dot-sequential manner is more effective than the configuration in which plane-sequential imaging is performed.
An inexpensive camera mechanism 2 can be realized.

【0056】また、以上の説明では、被削材6の外周面
を切削工具8で切削加工する使用態様について説明した
が、本装置は他の使用態様にも適用できるものである。
In the above description, the use mode in which the outer peripheral surface of the work material 6 is cut with the cutting tool 8 has been described, but the present apparatus can be applied to other use modes.

【0057】図12は、各種の旋盤装置を用いて、周方
向θに回転する円筒形の被削材60の内側壁を、切削工
具8で切削する場合を示している。
FIG. 12 shows a case in which the cutting tool 8 is used to cut the inner wall of a cylindrical workpiece 60 rotating in the circumferential direction θ using various lathes.

【0058】この場合には、被削材60の内側壁の一部
分に、スリット状の凹欠部や貫通孔からなる切欠部62
を予め形成しておき、切削工具8が切欠部62を通過す
る際に一時的に露出する状態を生じさせるようにする。
そして、露出状態になるときの切削工具8をカメラ機構
2で撮像し、画像処理部18で画像処理することによ
り、切削工具8の切削加工中における二次元温度分布を
計測することができる。
In this case, a notch 62 formed of a slit-like recess or a through hole is formed in a part of the inner wall of the workpiece 60.
Is formed in advance so that the cutting tool 8 is temporarily exposed when passing through the notch 62.
Then, the two-dimensional temperature distribution during cutting of the cutting tool 8 can be measured by taking an image of the cutting tool 8 in the exposed state with the camera mechanism 2 and performing image processing with the image processing unit 18.

【0059】また、同図に示すように、カメラ機構2に
細い光ファイバ64を延設し、この光ファイバ64の先
端部(光入射端)より切削工具8の画像を導入して、撮
像デバイスで撮像するようにしてもよい。このように光
ファイバ64を設けると、微細な部分を切削加工した
り、構造の複雑な部位を切削加工する場合での切削工具
の二次元温度分布を計測することができる。
As shown in the figure, a thin optical fiber 64 is extended to the camera mechanism 2, and an image of the cutting tool 8 is introduced from the tip end (light incident end) of the optical fiber 64, and an image pickup device is provided. Alternatively, the image may be picked up. By providing the optical fiber 64 in this way, it is possible to measure a two-dimensional temperature distribution of a cutting tool when cutting a minute part or cutting a complicated part.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、切
削加工中に実質的な非切削期間を設定し、この非切削期
間中に露出状態となる切削工具の画像情報を得て、この
画像情報に基づいて切削工具の各部位の温度変化特性を
求め、更にこの温度変化特性に基づいて切削工具が露出
状態となった瞬間での温度を推定演算し、その推定演算
された各部位の温度から切削工具の二次元温度分布を形
成するので、たとえ切り屑が発生してもその影響を取り
除いて、切削工具の二次元温度分布を計測することがで
きる。
As described above, according to the present invention, a substantial non-cutting period is set during cutting, and image information of a cutting tool that is exposed during this non-cutting period is obtained. The temperature change characteristic of each part of the cutting tool is obtained based on the image information, and the temperature at the moment when the cutting tool is exposed is estimated based on the temperature change characteristic. Since the two-dimensional temperature distribution of the cutting tool is formed from the temperature, even if chips are generated, the influence thereof can be removed and the two-dimensional temperature distribution of the cutting tool can be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態の非接触温度分布計測装置の構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a non-contact temperature distribution measuring device according to an embodiment.

【図2】非接触温度分布計測装置の設置態様の一例を示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an installation mode of a non-contact temperature distribution measurement device.

【図3】撮像走査の原理を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the principle of imaging scanning.

【図4】測定対象物と撮像走査との同期をとるための原
理を説明するタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the principle for synchronizing the measurement object and the imaging scan.

【図5】遅延時間に同期して撮像走査することにより得
られる画像を説明する説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an image obtained by performing imaging and scanning in synchronization with a delay time.

【図6】露出面の画像データを抽出するための原理を説
明する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a principle for extracting image data of an exposed surface.

【図7】露出経過時間を求めるための原理を説明する説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a principle for obtaining an elapsed exposure time.

【図8】温度変化曲線を求めるための原理を説明する説
明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a principle for obtaining a temperature change curve.

【図9】非接触温度分布計測装置により二次元温度分布
を求めるまでの一連の動作を説明するフローチャートで
ある。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a series of operations up to obtaining a two-dimensional temperature distribution by the non-contact temperature distribution measuring device.

【図10】撮像ユニットの変形例を示す構成説明図であ
る。
FIG. 10 is a configuration explanatory view showing a modified example of the imaging unit.

【図11】撮像ユニットの他の変形例を示す構成説明図
である。
FIG. 11 is a configuration explanatory view showing another modified example of the imaging unit.

【図12】非接触温度分布計測装置の他の適用例を説明
する説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating another application example of the non-contact temperature distribution measurement device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…カメラ機構、4…光センサ、6,60…被削材、1
0…被切削面、12,62…切欠部、14…制御部、1
6…撮像制御部、18…画像処理部、20…入出力ポー
ト、22…同期検出部、24…計測条件設定部、26…
計測条件記憶メモリ、28…駆動部、30…A/D変換
器、32…温度補償部、34…測定範囲抽出部、36…
露出経過時間判定部、38…温度変化特性演算部、40
…温度分布演算部、42…画像合成部、44…撮像画像
メモリ、46…温度変化特性記憶メモリ、48…合成画
像メモリ、64…光ファイバ。
2 ... Camera mechanism, 4 ... Optical sensor, 6,60 ... Work material, 1
0: cut surface, 12, 62: notch, 14: control unit, 1
6 imaging control unit, 18 image processing unit, 20 input / output port, 22 synchronization detection unit, 24 measurement condition setting unit, 26
Measurement condition storage memory, 28 drive unit, 30 A / D converter, 32 temperature compensation unit, 34 measurement range extraction unit, 36
Exposure elapsed time determination unit, 38: temperature change characteristic calculation unit, 40
... Temperature distribution calculation unit, 42 image synthesis unit, 44 captured image memory, 46 temperature change characteristic storage memory, 48 synthesized image memory, 64 optical fiber.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 切削加工中における切削工具の二次元温
度分布を計測する非接触温度分布計測装置において、 前記切削加工中に、前記切削工具と被削材とを接触させ
ることによる実質的な切削期間と、前記切削工具と前記
被削材とを離すことによる実質的な非切削期間とを設定
する切削状態設定手段と、 所定の遅延時間毎に、前記切削工具を複数回撮像する撮
像手段と、 前記撮像手段による複数回の撮像で得られる複数の画像
情報を、前記切削工具の同一部位に該当する情報毎に、
前記切替わり時点からの露出経過時間に対応付けて、前
記露出経過時間に対する画像情報の変化傾向を求める変
化特性演算手段と、 前記変化特性演算手段により求められた前記変化傾向基
づいて、前記切替わり時点における切削工具の二次元温
度分布を演算する温度分布演算手段と、を備えることを
特徴とする非接触温度分布計測装置。
1. A non-contact temperature distribution measuring device for measuring a two-dimensional temperature distribution of a cutting tool during cutting, wherein a substantial cutting is performed by bringing the cutting tool into contact with a work material during the cutting. A cutting state setting unit for setting a period, a substantial non-cutting period by separating the cutting tool and the work material, and an imaging unit for imaging the cutting tool a plurality of times for each predetermined delay time. A plurality of image information obtained by a plurality of imaging by the imaging unit, for each information corresponding to the same part of the cutting tool,
A change characteristic calculating unit that calculates a change tendency of the image information with respect to the exposure elapsed time in association with an exposure elapsed time from the switching time; and the switching based on the change tendency obtained by the change characteristic calculating unit. A temperature distribution calculating means for calculating a two-dimensional temperature distribution of the cutting tool at a point in time.
【請求項2】 前記撮像手段は、前記切削期間から前記
非切削期間に切り替わる時点を検出するセンサ手段を備
え、前記センサ手段により検出された切り替わり時点を
基準にして、前記所定の遅延時間毎に、前記切削工具を
複数回撮像することを特徴とする請求項1に記載の非接
触温度分布計測装置。
2. The imaging device according to claim 1, further comprising: a sensor unit configured to detect a time point at which the cutting operation is switched from the cutting period to the non-cutting time period. The non-contact temperature distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the cutting tool is imaged a plurality of times.
【請求項3】 前記撮像手段による複数回の撮像で得ら
れる複数の画像情報の中から、前記非切削期間中に前記
切削工具を撮像して得られた画像情報を抽出し、前記抽
出した画像情報を、前記複数回の撮像で得られる複数の
画像情報として、前記変化特性演算手段に処理させる測
定範囲抽出手段を有することを特徴とする請求項1に記
載の非接触温度分布計測装置。
3. Image information obtained by imaging the cutting tool during the non-cutting period is extracted from a plurality of pieces of image information obtained by a plurality of imagings by the imaging means, and the extracted image 2. The non-contact temperature distribution measuring apparatus according to claim 1, further comprising a measurement range extracting unit that causes the change characteristic calculating unit to process information as a plurality of pieces of image information obtained by the plurality of imagings. 3.
【請求項4】 前記撮像手段は、少なくとも前記切削工
具の画像を導光して撮像する光ファイバを有することを
特徴とする請求項1に記載の非接触温度分布計測装置。
4. The non-contact temperature distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the imaging means has an optical fiber for guiding at least an image of the cutting tool to image the cutting tool.
【請求項5】 前記撮像手段は、焦点距離が50mm)
以上、解像力が30μmより高細密の撮像を行うように
設定された撮像光学系を有することを特徴とする請求項
1に記載の非接触温度分布計測装置。
5. The imaging means has a focal length of 50 mm.
2. The non-contact temperature distribution measuring apparatus according to claim 1, further comprising an imaging optical system set to perform imaging with a resolution higher than 30 μm.
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